способ обработки медицинских отходов и устройство для его осуществления (варианты)

Формула изобретения

1. Способ обработки медицинских отходов, включающий их измельчение, расфасовку в контейнеры и нагревание радиочастотным излучением, отличающийся тем, что нагревание осуществляяют за счет непосредственного воздействия радиочастотным излучением на медицинские отходы внутри контейнера до 90 - 100^oС, после чего дезинфицированные отходы преобразуют в пластиковые, горючие и другие материалы для их дальнейшего использования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение отходов выполняется с помощью измельчителя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходы после расфасовки в контейнеры уплотняют и закрывают контейнер крышкой.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что измельченные отходы расфасовывают в контейнеры с помощью винтового конвейера.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что уплотнение измельченных отходов выполняют с помощью пневматического пресса.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нагрева дезинфицированные отходы передают из контейнеров в средство для уплотнения отходов.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что дезинфицированные и уплотненные куски отходов стягивают проволокой.

8. Способ обработки медицинских отходов, предусматривающий их измельчение и нагревание радиочастотным излучением, отличающийся тем, что перед измельчением отходов осуществляют отделение острых предметов, после чего их измельчают на куски и расфасовывают с измельченными отходами в контейнеры и осуществляют нагревание за счет непосредственного воздействия радиочастотным излучением до 90 100^oС, после чего дезинфицированные отходы преобразуют в пластиковые, горючие и другие материалы для их дальнейшего использования.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что после нагрева дезинфицированные отходы помещают близ магнитов для удаления металлических кусков, затем металлические куски дробят на части размером не более 3,175 мм и подвергают их воздействию потока горячего воздуха для отделения частиц пластика, после чего частицы пластика промывают в горячей воде для удаления бумаги и краски.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что промытые частицы пластика помещают в сепаратор, действующий на принципе плавучести, для отделения частиц полипропилена.

11. Устройство для обработки медицинских отходов, содержащее средство измельчения отходов на куски, источник радиочастотного излучения для дезинфицирования отходов, отличающееся тем, что оно снабжено средством разделения дезинфицированных отходов на пластиковые, горючие и другие материалы для их дальнейшего использования, а источник радиочастотного излучения выполнен с возможностью непосредственного воздействия на медицинские отходы.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что источник радиочастотного излучения выполнен с диэлектрическим нагревателем, способным к приложению такого количества радиочастотного излучения, которое достаточно для подъема температуры отходов до 90 100^oС.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что диэлектрический нагреватель выполнен с возможностью генерации волн с частотой 5 100 МГц.

14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что диэлектрический нагреватель генерирует волны с частотой от 5 до 25 МГц.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что диэлектрический нагреватель выполнен с возможностью обеспечения воздействия радиочастотным излучением на медицинские отходы в течение 5 мин.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно снабжено средством для поддержания температуры медицинских отходов на уровне от 80^oС и выше.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что средство для поддержания температуры медицинских отходов является дезинфекционным контейнером.

18. Устройство по п.11, отличающееся тем, что оно снабжено установленным перед источником радиочастотного излучения средством для измельчения медицинских отходов на куски, контейнером для размещения кусков медицинских отходов с крышкой, помещаемой на контейнере, средством для помещения кусков медицинских отходов в контейнер, а также средством для уплотнения кусков медицинских отходов в контейнере.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что средство для измельчения медицинских отходов представляет собой измельчитель.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что средство для помещения кусков медицинских отходов в контейнер содержит винтовой конвейер.

21. Устройство по п.18, отличающееся тем, что средство для уплотнения кусков медицинских отходов в контейнере содержит пневматический пресс.

22. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство разделения дезинфицированных отходов содержит по меньшей мере одно средство для разделения кусков отходов, имеющих различный состав.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что средство разделения содержит магнит для разделения кусков медицинских отходов на металлические и неметаллические.

24. Устройство по п.22, отличающееся тем, что средство разделения содержит по меньшей мере одно средство для отделения пластиковых отходов от других.

25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что средство разделения содержит средство для воздушной сепарации различных материалов.

26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что средство для воздушной сепарации представляет собой классификатор.

27. Устройство по п. 24, отличающееся тем, что средство для отделения пластиковых отходов содержит воздушный сепаратор и установку горячей промывки.

28. Устройство по п.23, отличающееся тем, что оно содержит средство по уменьшению размеров кусков неметаллических отходов.

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что средство для уменьшения размеров кусков неметаллических отходов является гранулятором пластика.

30. Устройство по п.24, отличающееся тем, что оно содержит средство для отделения полиэтиленового пластика от других отходов.

31. Устройство для обработки медицинских отходов, содержащее средство измельчения отходов на куски, источник радиочастотного излучения для дезинфицирования отходов, отличающееся тем, что оно снабжено средством для уплотнения кусков отходов, средством для помещения в контейнер уплотненных кусков отходов и их дезинфекции радиочастотным излучением, и средством для дальнейшего уплотнения дезинфицированных кусков отходов в блоки.

32. Устройство для обработки медицинских отходов, содержащее средство измельчения медицинских отходов на куски, источник радиочастотного излучения для дезинфицирования отходов, отличающееся тем, что оно снабжено средством для уплотнения кусков отходов, средством для помещения уплотненных отходов в контейнер и их дезинфекции радиочастотным излучением, а также средством для отделения пластика от дезинфицированных кусков медицинских отходов.

33. Устройство для обработки медицинских отходов, содержащее средство измельчения отходов на куски, источник радиочастотного излучения для дезинфицирования отходов, отличающееся тем, что оно снабжено транспортером для приема и перемещения коробов с медицинскими отходами к средству измельчения отходов на куски, которое выполнено в виде измельчителя для раздробления медицинских отходов на куски размером не более 38 мм и винтового конвейера для приема кусков медицинских отходов от измельчителя и перемещения их к контейнеру с крышкой, а также пневматическим прессом для удержания контейнера и уплотнения кусков медицинских отходов, при этом источник радиочастотного излучения выполнен в виде диэлектрического нагревателя для дезинфекции закрытого контейнера с уплотненными медицинскими отходами, после которого по ходу технологического процесса установлен пакетировочный пресс для приема дезинфицированных кусков отходов из контейнера и уплотнения их в блок.

34. Устройство по п. 33, отличающееся тем, что после диэлектрического нагревателя для дезинфекции закрытого контейнера с уплотненными медицинскими отходами установлен магнит для удаления металлических кусков отходов, а за ним последовательно гранулятор пластика для уменьшения размеров неметаллических кусков до размеров не более 3,175 мм, классификатор для отделения частиц пластика за счет воздействия воздушного потока, установка горячей промывки для отделения от частиц пластика бумажных и красочных ярлыков, а также сепаратор пластика для отделения полипропиленовых частиц от других частиц пластика.

35. Устройство по п.34, отличающееся тем, что после сепаратора пластика установлена сушилка для удаления влаги из полипропиленовых частиц.

Описание изобретения к патенту

Изобретение в основном относится к способу обработки медицинских отходов, причем более конкретно оно относится к способу дезинфицирования и превращения медицинских отходов в какую-либо полезную форму, например в очищенную гранулированную пластмассу. Согласно предлагаемому способу обработки вначале дробят отходы на куски, затем подвергает эти куски действию радиочастотного излучения, и наконец преобразуют дезинфицированные куски в полезные компоненты. Под термином "медицинские отходы" понимаются не только собственно медицинские, но еще и ветеринарные отходы. Вначале рассмотрим категории и состав медицинских отходов, а затем перейдем к проблемам, связанным с существующими способами обработки отходов.

Поскольку медицинские отходы могут отдать причиной инфекции, от них очень важно избавится. Подобные инфицированные отходы являются побочным продуктом медицинского и ветеринарного лечения. Медицинские отходы можно разделить на следующие категории.

1. Культуры и штаммы возбудителей инфекционных заболеваний и соответствующих биопрепаратов.

2. Патологические отходы.

3. Человеческая кровь и продукты крови.

4. Загрязненные острые предметы, в том числе иглы, шприцы, лезвия, скальпели и битое стекло.

5. Животные отходы.

6. Отходы из инфекционных отделений, в том числе перчатки и иные предметы одноразового применения, используемые при уходе за пациентами с серьезными инфекциями, и

7. Неиспользованные острые предметы.

В больницах отходы обычно разделяют на три основные группы: а) основные медицинские отходы, включая сюда те отходы, что перечислены в категориях 1, 2 и 3; б) ветеринарные отходы, или категория 5; в) отходы, основную долю которых составляют различные пластики, включая сюда категории 4 и 6. Загрязненные острые предметы и отходы из инфекционных отделений относятся к особым категориям, поскольку могут быть носителями исключительного опасных инфекций вроде СПИДа или гепатита. Особое внимание общества привлекают острые предметы, попадающиеся на пляжах и в других общественных местах.

В больницах и иных источниках медицинских и ветеринарных отходов применяют три основных методов обработки: 1) сжигание отходов по месту; 2) автоклавная обработка отходов по месту с их последующей отправкой на свалку; 3) перегружают отходы в мусоросборный автомобиль без предварительной обработки на месте.

Так как лечебные учреждения по большей части размещаются в городских районах, то сжигание отходов в больницах приводит к сравнительно значительному распространению загрязняющих веществ. Агентство по защите окружающей среды США (ЕРА) отмечает наличие в отходах из мусоросжигательных установок, размещенных в больницах, таких вредных веществ, как металлы вроде мышьяка, кадмия и свинца; диоксинов и фуранов; органических соединений вроде этилена, кислых газов и моноокиси углерода; сажи, вирусов и патогенов. Выделения из подобных мусоросжигателей могут нанести больший вред здоровью, чем неподходящие свалки. (Стефан К. Холл "Обработки инфицированных отходов как многосторонняя проблема", Pollution Engineering, 74-78 авг. 1989).

Для дезинфицирования отходов до их последующей обработки можно применять автоклавную обработку паром, однако такая обработка дорогая и занимает много времени. Кроме того, хотя тепло сравнительно быстро обезвреживает вирусы, однако бактерии оказывается более жизнестойкими. Наибольшую стойкость к тепловой стерилизации проявляют споры бактерий. Чтобы гарантировать эффективную дезинфекцию, можно применять такие средства контроля температуры, как термопары и биологические индикаторы вроде теплостойких спор Bacillus stearothermophilus.

В патенте США N 2 731 208 на имя Додда рассматривается стерилизационное устройство с применением пара для обработки загрязненных отходов, где осуществляется измельчение отходов ("в том числе и бумажных контейнеров для собирания мокрот", столбец 1, строки 28-29), пропускание пара в камеру, заполненную измельченными отходами, и спуск дезинфицированных отходов в канализационную систему. Такому способу присущ ряд недостатков, среди которых обработка ограниченных типов отходов и сброс отработанных отходов в канализацию (столбец 4, строка 49).

В авт. cв. СССР N 1123703 раскрыт способ стерилизации медицинских инструментов с помощью СВЧ обработки. В качестве конечной температуры игл для инъекций в нем указан диапазон от 160 470^oC, а у игл для акупунктуры от 160 270^oC.

В патенте США N 3 958 936 на имя Найта предлагается уплотнение больничных отходов для более эффективного захоронения на свалке. В частности, в патенте упоминается о воздействии тепла при температуре от 400 600^oF (от 204

315^oC) на больничные и иные отходы для расположения пластиков и получения плотных и компактных блоков для безопасного захоронения на свалках. При этом происходит дезинфицирование отходов, а иглы оказываются запрессованными в пластик. Недостаток такого способа в необходимости большого расхода энергии для достижения высоких температур, а также в захоронении на свалках.

В патенте США N 3 547 577 на имя Ловерчека предлагается портативное устройство для обработки мусора вроде макулатуры, хозяйственных отбросов и т. д. (столбец 1, строки 13 19). Подобная машина осуществляет измельчение мусора, затем прессует его в брикеты и стерилизует брикеты окисью этилена (столбец 1, строки 15 19). После измельчения мусор можно разделить на магнитную и немагнитную долю (столбец 2, строки 13 23). По завершении разделения мусора брикетированию и стерилизации подвергается лишь немагнитная его часть (столбец 2, строки 23 25). На этапе стерилизации используется газообразная окись этилена, требующая контроля температуры (столбец 2, строки 30 57). А именно брикеты выдерживаются при температуре приблизительно 54^oC (столбец 2, строки 51). Недостаток подобной системы в том, что для дезинфицирования мусора применяется как тепло, так и ядовитый газ. Другой недостаток заключен в том, что после разделения отходов на металл, воду и брикеты осуществляется лишь части отходов, а именно брикетов, не содержащих металл или воду. Еще один недостаток этой системы связан с ограниченностью объема под отходы, так как зараз можно сформировать лишь один брикет. Другим недостатком является необходимость захоронения материала на свалке или за счет сжигания. Хотя в патенте и упоминается о возможности использования мусора в качестве удобрения (столбец 1, строка 47), в нем отсутствуют какие-либо предложения о том, как на самом деле брикеты можно применять с этой целью либо как их дополнительно обрабатывать.

В качестве потенциальных стерилизаторов рассматривались самые различные источники энергии. При этом наибольшее внимание микроволнам, обеспечивающим быструю стерилизацию отдельных медицинских приспособлений и измельченных медицинских отходов. Проведенный недавно эксперимент показал, что для дезинфицирования металлических инструментов достаточно их пребывания в микроволновой камере на протяжении всего лишь 30 секунд. (Нью-Йорк Таймс "Разработан микроволновый стерилизатор", 20.06.89. г.) Однако с помощью этого способа можно обработать весьма ограниченное число инструментов за раз.

В одной из публикаций сообщалось о разработке системы удаления медицинских отходов с применением микроволн. В подобной системе медицинские отходы вначале измельчаются, затем опрыскиваются водой и распределяются тонким слоем на ленте транспортера. По транспортеру полученная смесь поступает в микроволновую камеру, где она нагревается приблизительно до 96^oC. Потом отходы можно направить на пропаривание, где на них воздействуют паром, обезвреживая оставшиеся микроорганизмы. По завершении этапа дезинфекции отходы упаковывают для транспортировки на свалку или к мусоросжигательным установкам (Уолл Стрит Джорнел, В3, 10.04.89.).

Кроме того, микроволны обладают ограниченной проницаемостью. Если ими воздействовать на заключенные в крупные емкости медицинские отходы, то один микроволны не обеспечат высокоэффективного нагрева. В отличие от них радиочастотные волны (RF) относится к более длинноволновым волнам и обеспечивают более эффективное проникновение. Поэтому радиочастотные волны нашли как прямое, так и косвенное применение при стерилизации.

В патенте США N 3 948 601 на имя Фрэзера и др. рассматривается косвенное использование радиочастотных волн для дезинфицирования самого различного медицинского и больничного оборудования, а также человеческих отходов. В патенте предлагается использовать радиочастотные волны для нагрева некоторых газов (а именно аргона) до состояния плазмы при температуре приблизительно от 100 500^oC. Согласно патенту подобная "холодная" плазма (столбец 1, строка 12) обеспечивает эффективную стерилизацию предметов при температуре всего лишь от 25 50^oC и при очень малых давлениях. Однако плазменная стерилизация не предлагается прямого использования радиочастотных волн.

Независимо от того, проводится ли вначале обработка в автоклаве медицинских отходов, включая ломанные и битое стекло, затем отходы транспортируются на свалку или иное место захоронения.

Такому методу захоронения присущ ряд недостатков. Прежде всего происходит заполнение свалок, что особенно присуще городских районам. На старых свалках токсичные химикаты могут переходить в почву и загрязнять водные источники. Из-за этого проблема захоронения все более усложняется. До появления данного изобретения существовала необходимость в способе дезинфицирования или уничтожения вредоносного потенциала медицинских отходов с их последующими превращением в материал, который не может сказать вредного воздействия на окружающую среду.

Краткое описание данного изобретения и его цели

Согласно изобретению предусматривается создание устройства и способа для обработки медицинских отходов, в том числе медицинских и ветеринарных отходов, при которых дезинфицируют и преобразуют медицинские отходы за счет дробления или измельчения, затем отходы подвергают действию радиочастотного нагрева и преобразуют дезинфицированный материал в какое-либо полезное вещество, например в регенерированный пластик или топливо.

На первом этапе данного способа измельчают или дробят медицинские отходы на куски, эти куски уплотняют и помещают в закрытые теплостойкие контейнеры. На другом этапе упакованные куски медицинских отходов нагревают радиочастотными волнами для повышения их внутренней температуры приблизительно до 90 100^oC, после чего отходы выдерживаются при такой температуры по меньшей мере два часа.

В изобретении содержатся этапы превращения предварительно рассортированных медицинских и ветеринарных отходов в повторно используемый пластик либо топливо из отходов.

Поэтому в свете вышеизложенного основными целями изобретения являются дезинфицирование медицинских отходов до полезных материалов за счет их нагрева и превращение отходов без загрязнения окружающей среды.

Другие цели, преимущества и отличия данного изобретения будут частично изложены в ходе последующего описания, а частично станут очевидными специалистам по излучению этого описания либо при реализации данного изобретения.

Цели и преимущества данного изобретения можно достичь посредствам способов и их сочетаний, заявленных в патентной формуле.

На фиг. 1 в виде сверху схематично показано устройство для обработки медицинских и ветеринарных отходов согласно данному изобретению; на фиг. 2 схематично показано устройство предварительной обработки по данному изобретению; на фиг. 3 схематично показана радиочастотная нагревательная установка по данному изобретению; на фиг. 4 схематично показана установка для получения топлива из отходов согласно данному изобретению; на фиг. 5 схематично показана установка для регенерации пластика по данному изобретению.

Данное изобретение относится к устройству и способу для обработки медицинских отходов. Вначале медицинские и ветеринарные отходы дезинфицируются, то есть делаются неспособными к внесению инфекции. Согласно данному способу осуществляется обеззараживание микроорганизмов в медицинских и ветеринарных отходах с тем, чтобы они не могли стать источником инфекции. Подобная дезинфекция осуществляется с помощью воздействия радиочастотным излучением. Другие компоненты устройства и способа относятся к превращению дезинфицированных отходов в полезный материал, а именно в регенерированный пластик либо компактное топливо при сравнительно малом содержании серы.

На фиг. 1 изображено устройство по данному изобретению; как видно, медицинские отходы в герметизированных коробах 10 поступают на установку обработки медицинских отходов 12, где они выгружаются на ленту транспортера 14, причем все короба 10 разделяются и подсчитываются. Затем по транспортеру загрузки измельчателя 16 короба 10 транспортируются в камеру предварительной обработки 18. В камере предварительной обработки 18 находятся измельчитель 20 и винтовой конвейер 22, они предназначены для раздробления медицинских отходов на куски с последующей транспортировкой этих кусков к другим конвейерам 34 для дезинфекции. В данном случае под раздроблением понимается измельчение материала до кусков сравнительно одинакового размера, не превышающего приблизительно 1 и 1/2 дюйма (38 мм).

Как видно из фиг. 2, камера предварительной обработки 18 содержит несколько приспособлений, предупреждающих утечку вредных веществ из камеры 18. Прежде всего на входе и выходе медицинских отходов из камеры предварительной обработки 18 находятся два воздушных шлюза, а именно входной шлюз 24 и выходной шлюз 26. Каждый шлюз состоит из двух групп из дверец 28, 30 и 32, 33 соответственно. Чтобы войти в камеру предварительной обработки 18, коробы 10 с медицинскими отходами проходят через дверцы 28, которые закрепляются за коробами 10. После того, как первая группа дверец 28 закрылась, открывается вторая группа 30, и коробы 10 могут проходить в камеру 18. Выходные дверцы 32, 33 действуют аналогично дверцам 28, 30. Таким образом, в любой момент времени закрыта по меньшей мере группа входных и выходных дверец.

Кроме того, в дополнение к шлюзам 24 и 26 для контроля за воздушным потоком используются выпускные трубопроводы 35. В трубопроводах 35 с помощью электронагревателей 37 поддерживается температура приблизительно 82^oC, что достаточно для уничтожения вирусов. Поперек трубопроводов 35 находятся высокоэффективное сухие воздушные фильтры 39 (НЕРА) с парами в 3 мкм, за счет эффективности в 99,7 они предупреждают выход бактерий. Выпускные трубопроводы 35 регулируют поступление воздушного потока в герметизированную камеру предварительной обработки 18 и из нее. Для отвода воздуха из трубопроводов 35 со скоростью приблизительно 1000 кубических футов в минуту используется один большой вентилятор 41. Этот вентилятор создает "отрицательное" давления воздуха, препятствующее возможному выходу загрязненного воздуха из камеры предварительной обработки к другим участкам установки 12. Нагретый и отфильтрованный воздух поступает в окружающую среду.

В дополнение к выпускному трубопроводу 35 имеются другие трубопроводы с нагревом и фильтрацией (не показаны), соединенные с измельчителем 20, винтовым конвейером 22 и пневматическим прессом 43, обеспечивающие выход в окружающее пространство аналогичным образом.

Как видно из фиг. 2, коробы 10 с медицинскими отходами поступают в камеру предварительной обработки 18 по транспортеру 16, затем они выгружаются в измельчитель 20. Для дробления или измельчения применяются две группы режущих ножей (не показаны), вращающиеся со скоростью 1800 оборотов в минуту с приводом от двигателей мощностью в 50 лошадиных сил (не показаны). Измельчитель 20 дробит медицинские отходы на куски наибольшим размером 1,5 дюйма (38 мм). В ходе измельчения объем медицинских отходов уменьшается приблизительно наполовину. В качестве подходящего измельчителя можно назвать модель N 00-5371-Д производства фирмы Шреддинг Системс, Вильсонвиль, Орегон, ее высота приблизительно 12 футов, ширина 10 футов, длина 12 футов.

Полученные куски медицинских отходов выходит из измельчителя 20 по винтовому конвейеру 22, он находится внутри трубы и осуществляет вертикальную транспортировку кусков к трубе 45, откуда куски падают в пневматический пресс 43. В пневматическом прессе 43 куски медицинских отходов плотно упаковываются в теплостойкие полиэтиленовые контейнеры 34 размеров 24 на 24 и на 18 дюймов (61 на 61 и на 46 см) весом приблизительно 50 фунтов (22,7 кг). В данном случае понятие "теплостойкий" означает, что контейнеры не размягчаются и не расплавляются в ходе нагревания, при этом в контейнерах температура медицинских отходов остается равной приблизительно 8^oC при нахождении в течение одного часа при комнатной температуре (25^oC). У контейнеров 34 имеются плотные, однако не полностью воздухонепроницаемые крышки. В качестве контейнера можно применить модель N 24 фирмы Хем-Тайнер, Вавилон, Нью Йорк. Каждый контейнер 34 заполняется приблизительно 200 фунтами (90,7 кг) спрессованных медицинских отходов. На этом этапе можно добавить воду, хотя это и не обязательно. В качестве варианта на отходы с большим содержанием металла может распылятся пена. Вода и пена должны способствовать рассеянию тепла и предотвращать возгорание. Затем на каждый заполненный контейнер 34 плотно надевается крышка.

Пневматический пресс 43 дополнительно уплотняет отходы, уменьшая принятый в контейнер 34 объем наполовину. Таким образом, суммарное уменьшение объема отходов с момента поступления на установку 12 до закрывания контейнера 34 соответствует приблизительно пять к одному. Иными словами, отходы поступают в камеру предварительной обработки 18 при плотности пять (5) фунтов на кубический фут, а выходят из камеры 18 при плотности 25 фунтов на кубический фут. Отсюда видно, что столь разные отходы, как бумага, пластик, стекло, металл и различные жидкости, превращаются в куски одинаковых размеров и плотности, что требуется для механизированной камеры радиочастотного нагрева.

Далее, как видно из фиг. 1, закрытые контейнеры 34 с отходами транспортируются из камеры предварительной обработки 18 к диэлектрической нагревательной установке для объемного нагрева радиочастотными волнами. Радиочастотные волны представляют собой одну из форм электромагнитной энергии. Они осуществляют непосредственный перенос энергии в материал в первую очередь за счет взаимодействия их переменных электрических полей с молекулами. Для создания радиочастотных волн можно подвести к двум электродам переменный ток с радиочастотой. В результате между двумя электродами установится переменное радиочастотное электромагнитное поле с переменной во времени составляющей электрического поля. Если в переменное электрическое поле между электродами поместить какие-либо объекты, то переменное электрическое поле частично или целиком приникнет в такой объект и нагреет его.

Причиной возникновения тепла является то, что переменное электрическое поле ускоряет и электроды, сталкивающиеся с молекулами. Другая причина возникновения тепла в том, что переменное электрическое поле в результате создания вращающего момента заставляет вращаться молекулы, и в особенности молекулы, обладающие сравнительно электрическим дипольным моментом. Многие крупные молекулы или молекулы с равномерно распределенными зарядами имеют сравнительно малый дипольный момент либо не имеют его совсем, поэтому на них не очень сильно влияет переменное электрическое поле. Малые молекулы и, в особенности полярные группы, имеют сравнительно большие электрические дипольные и потому, при воздействии на них переменного электрического поля, приобретают сравнительно большие вращающие моменты. В частности, высокополярные молекулы воды испытывают действие сравнительно больших вращающих моментов и в результате вращаются под влиянием переменного электрического поля. Механическая энергия вращения переходит к окружающим материалам в виде внутренней энергии или тепла. Низкочастотные электрические поля глубоко проникают в объекты, обеспечивая более равномерный нагрев. Сравнительно более высокочастотные электрические поля проникают не столь глубоко, однако обеспечивают более быстрый нагрев тех объектов, с которыми они взаимодействуют.

Поскольку в состав различных материалов входят молекулы различных типов с отличающимися электрическими диполями, то при воздействии на них данного радиочастотного электрического поля они нагреваются с разными скоростями. К примеру пластик, состоящий из очень крупных молекул (полимеры) нагревается радиочастотными полями медленнее, чем вода. Металлические объекты при воздействии на них радиочастотных полей могут нагреваться слабо либо вообще не нагреваться, так как в силу хорошей проводимости закорачивают электрические поля и меняют их распространение. Существует несколько условий, из-за которых металлические объекты трудно поддаются нагреву. С другой стороны, радиочастотные поля индуцируют значительные токи, текущие снаружи металлических объектов. При определенных на поверхности металлического объекта проявляются нагревательные эффекты, и в случае небольшой иглы тепло быстро распространяется внутрь. Кроме того, наличие длинных и тонких металлических объектов в электрическом поле приводит к усилению интенсивности электрического поля у краев таких металлических объектов, тогда как посредине поля ослабляются. Следовательно, если электрическое поле параллельно оси металлического объекта, то близ его концов будут существовать сильные электрические поля, а близ центра стержня или иглы будут существовать слабые поля. Подобное усиление электрического поля может привести к искрению и к возгораниям.

Как было сказано выше, заполненные уплотненными медицинскими отходами контейнера 34 входят в диэлектрический нагреватель 38, делая это через входной туннель 40. Диэлектрический нагреватель 38 генерирует радиочастотные волны, нагревающие отходы так, как это описано выше. Нагрев контейнеров 34 в электрическом поле занимает приблизительно пять минут. В результате действия радиочастотных волн температура отходов достигает приблизительно 90 - 100^oC.

Закрытые контейнеры 34 движутся по транспортеру 36 в диэлектрический нагреватель 38 длиной 38 футов (11,6 м) шириной 13 футов (3,96 м) и высотой 10 футов (3 м). Вес нагревателя 38 составляет 28000 фунтов. Два восьмифутовых туннеля (5,5 м) 40 и 42 образуют входной и выходной участок соответственно. Туннели ослабляют радиочастотные волны и препятствуют утечке радиоволн из нагревателя 38. В радиочастотной камере или печи 44 длиной 20 футов (6,1 м) система из возбудителей и земляных электродов 46 генерирует электромагнитные волны радиочастотного диапазона. Радиочастотный диапазон находится между звуковыми и инфракрасными частотами, в него входят частоты приблизительно от 10 килогерц (КГц) и до 300 гигагерц (ГГц). При подаче на электродную систему 46 радиочастотной энергии электромагнитные волны направляются на контейнеры 34 с медицинскими отходами.

Радиочастотные волны эффективно проникают в контейнеры 34. Медицинские отходы поглощают эти волны, причем энергия волн достаточно для получения тепла вследствие наведения дипольного вращения и молекулярных колебаний. Поглощение радиоволн может привести к неодинаковому нагреву. Находящиеся в контейнерах 34 влажные предметы и металлические объекты поглотят больше энергии, что может привести к появлению "горячих точек" или неравномерному нагреву; однако проводимое заранее измельчение и уплотнение металлических отходов позволяет избежать серьезного искрения и ускоряет теплопередачу. Контейнеры 34 закрыты, и пар и тепло от более нагретых кусков быстро распределяется по всему содержимому контейнера 34. Так как контейнеры 34 негерметичны, то пар постепенно выходит из них, и роста избыточного давления не происходит.

Как видно из фиг. 3, у диэлектрической нагревательной установки 38 имеются следующие компоненты: генератор 48, аппликатор излучения 49 и органы управления 50. Передвижение контейнеров 34 с медицинскими отходами через диэлектрический нагреватель 38 производит транспортер 51.

У генератора 48 имеется источник питания 52, регулятор напряжения 54 и источник излучения 56. Длина генератора 48 составляет 14,5 футов, ширина 3,5 футов, высота 7 футов (4,4 м, 1,07 м и 2,13 м соответственно). Он выполнен из алюминия и стали 10 калибра с четырехдюймовым основанием (10,16 см) и стальной пластиной основания толщиной в 0,25 дюйма (6,35 мм). Генератор 48 состоит из двух герметичных отсеков с дверцами. В отсеках находится источник питания 52 и источник излучения 56. Источник питания 52 и регулятор напряжения 54 обеспечивают поступление постоянного тока большого напряжения к источнику 56. Желательно, чтобы мощность генератора 48 составляла приблизительно от 50 150 кВт Наиболее предпочтительна мощность приблизительно от 100 150 кВт. В отсеке источника питания 52 находится трехфазный силовой трансформатор на 300 кВт (не показан), а также шесть выпрямительных столбов на кремниевых диодах и иное оборудование (не показаны) для преобразования переменного тока частотой 60 Гц в постоянный.

Источник излучения 56 генерирует высокочастотную энергию. Желательно, чтобы частота была в пределах приблизительно от 5 100 МГц. Наиболее предпочтительный диапазон частот составляет приблизительно от 5 25 МГц. Желательно, чтобы сам генератор (не показан) вырабатывал достаточную высокочастотную энергию, хотя возможно применение усилителя (не показан). Возможно генератора модель N 3CW 120000 фирмы Эймак (отделение фирмы Вариан, 301 Индастриал вэй, Сан Карлос, Калифорния). Также можно применять генератор фирмы Сименс модель N PS 33000Cf, поставляемый фирмой Сименс Компонентс, 186 Вуд авеню, Айлин, Нью Джерси. Кроме того, у источника излучения имеется источник воды (не показан) для охлаждения производительностью приблизительно 25 галлонов в минуту при температуре 20^oC. Подача высокочастотной энергии от источника излучения 56 к аппликатору излучения 49 производится по коаксиальному кабелю 58. Аппликатор излучения 49 состоит из согласующей схемы 60 и системы электродов 46, он размещается в печи 44, представляющей собой часть диэлектрической нагревательной установки 38. Печь 44 имеет длину 20 футов, ширину 13 футов и высоту 10 футов (6,09 на 3,96 и 3,04 м соответственно) и изготовлена из алюминиевой пластины толщиной 0,25 дюйма (6,35 мм) и алюминиевого листа 10 калибра. Основной часть электродной системы 46 является алюминиевый электрод размерами 7 на 14 футов (2,13 на 4,27 м), его высоту можно регулировать от 28 до 40 дюймов (0,71 1,016 м) с помощью реверсивного двигателя (не показан). Управление двигателем производится от трехпозиционного селекторного переключателя, находящегося на внешней панели управления 50, на которой также находится индикатор высоты электрода. На электроде 46 смонтированы нагревательные элементы 61 с соответствующей радиочастотной схемой П-образного фильтра (не показана) для развязки электродных нагревателей 61 от остальной радиочастотной схемы. В согласующей схеме 60 имеется измерительное реле и усилитель (не показаны), которые в сочетании с переменным конденсатором двигательного привода (не показан) обеспечивают автоматическое поддерживание высокой мощности на заданном уровне, одинаковом для всей печи 44. Соединение источника излучения 56 с согласующей схемой 60 осуществляется коаксиальным кабелем 58, а от схемы 60 энергия поступает к электроду 46, где она преобразуется в радиочастотное магнитное поле. Через это поле проходят контейнеры 34 с медицинскими отходами и нагреваются, о чем было сказано выше.

Затем контейнеры 34 заходят из диэлектрической нагревательной установки 38 через выходной туннель 42. После выхода из туннеля 42 контейнеры 34 дезинфицированными медицинскими отходами идут к другим для последующей обработки, подробно описанной ниже. В качестве варианта контейнеры 34 можно выдерживать еще в одной камере при температуре от 9 95^oC (не показана) до начала дальнейшей обработки. Желательно выдерживать контейнера 34 в этой камере столько времени, сколько достаточно для дальнейшей дезинфекции медицинских отходов. Желательно, чтобы время пребывания в нагретой камере составляло приблизительно от одного до шести ч. Наиболее предпочтительно оставлять контейнеры 34 в нагретой камере приблизительно на один ч.

На следующем этапе дезинфицированные отходы перерабатываются в полезные материалы, например в топливо, либо разделяются на такие компоненты, как пластик и металл. Как видно из фиг. 4, после выхода из туннеля 42 дезинфицированные отходы высыпаются из нагревательных контейнеров 34 в большое уплотняющее средство или пакетировочный пресс 62, чтобы сжать отходы в плотный куб 64, который можно закрепить упаковочными проволоками 66. Полученные плотные кубы 64 из обработанных медицинских отходов или извлеченное топливо выходят из установки 12 и транспортируются у устройствам высокотемпературного сжигания вроде печей для обжига (не показаны). Пакетировочный пресс 62 по данному изобретению имеет длину 180 дюймов, ширину 50 дюймов и высоту 76 дюймов (4,57 на 1,27 и 1,94 м соответственно). Он получает энергию от электродвигателя мощностью 15 л.с. (не показан), который может создавать прессовое усилие в 7000 фунтов. Пакетировочный пресс 62 заполняется дезинфицированными отходами в виде кусков, уплотняя их до плотного куба 64 размером три фута на шесть футов и на 2,5 фута (0,91 на 1,83 и на 0,76 м соответственно). Каждый куб 64 скрепляется четырьмя тонкими упаковочными проволоками 66. Вес каждого спрессованного куба составляет приблизительно 1200 футов (544 кг). Загрузка спрессованных кубов на грузовики для транспортировки к печати осуществляется вильчатым погрузчиком (не показан).

По результатам лабораторного анализа (табл. 1, 2, 3, 4) видно, что обработанные медицинские отходы имеют величину британских тепловых единиц по меньшей мере 12016 на фунт (табл. 1), что весьма хорошо в сравнении с величиной британских тепловых единиц угля, лежащей в пределах приблизительно от 11000 до 12000 на фунт. Содержание серы в обработанных медицинских отходах менее 0,2 (табл. 1), что меньше, чем у угля, где оно может варьироваться приблизительно от 0,3 4,0 При температуре, существующей в цементной печи (2800^oC), происходит полное сгорание пластика из медицинских отходов до двуокиси углерода и воды, при этом отсутствуют вредные промежуточные продукты вроде фурантов и диоксинов (табл. 4).

Регенерация пластика

Превратить дезинфицированные медицинские отходы в полезный материал также можно за счет регенерации пластика. Регенерацию пластика производят после дезинфекции кусков медицинских отходов в диэлектрической нагревательной установке 38. Задолго до поступления отходов на установку обработки 12 многие изделия из медицинских пластиков либо острые предметы, как правило сразу после использования рассортируются медицинскими работниками. Шприцы, изготовленные из натурального пропилена, обычно сразу после использования выбрасываются в особые, предназначенные для этой цели контейнера из пластика. Как правило, такие контейнеры изготавливают из натурального полипропилена. Острые предметы вместе с их коробками также помещают в отдельные контейнеры. При поступлении на установку обработки 12 контейнеры с острыми предметами отделяют и обрабатывают отдельно от других медицинских отходов. Острые предметы проходят по всем описанным выше этапам предварительной обработки и дизинфекции. Желательно, чтобы куски острых предметов смачивались водой или пеной, содержащей детергент и воду, что способствует лучшему распределению тепла. Возможно применение любого бытового моющего средства.

По завершении дезинфекции куски острых предметов не сразу поступают к пакетировочному прессу 62. Острые предметы проходят через несколько разделительных этапов, на которых дополнительно извлекают желаемые материалы, после чего другие отделения материалы направляют к пакетировочному прессу 62.

Желательно, чтобы острые предметы подвергались описанным выше предварительной обработке и дезинфекции. Затем согласно рис. 5 с контейнера 34 снимается крышка, и дезинфицированные куски поступают на ленту транспортера 68. На ленте 68 куски транспортируются через несколько магнитов 70, которые извлекают из потока отходов черные в цветные металлы, например иглы и проволочные катетеры. На ленте транспортера 68 остаются только неметаллические предметы. У конца ленты 68 находится гранулятор для пластиков. 72. Гранулятор 72 превращает куски неметаллических острых предметов в мелкие частицы размером не более одной восьмой дюйма (3,175 мм). При выходе частиц из гранулятора 72 на ленту транспортера 74 они проходят перед нагнетателем горячего воздуха (не показан), который высушивает частицы.

Лента 74 транспортируют частицы к устройству классификатору частиц 76, разделяющему и удаляющему частицы в зависимости от их плотности. В классификаторе 76 на частицы воздействует поток воздуха. Более легкие и менее плотные частицы вроде кусков бумаги поднимаются кверху классификатора 76, а более тяжелых и плотные вроде кусков каучука и стекла падают на дно классификатора 76. Частицы пластика собираются в один слой, который по транспортеру 78 поступает к машине горячей промывки 80. Другие частицы, не содержащие пластика, также собираются и поступают к пакетировочному процессу 62 для уплотнения до кубов 64.

В машине горячей промывки 80 с частиц смывается краска и бумага. Кроме того, не отделенные в классификаторе частицы картона, толстой бумаги и иные материалы пропитываются водой и тонут на дно машины 80. Весь этот материал удаляется со дна машины горячей промывки 80 как отходы. Эти отходы поступают к пакетировочному прессу 62. Промытые частицы пластика транспортируются по конвейеру 82 к сепаратору пластика 84.

Итак, частицы попадают в сепаратор 84, это классификатор другого типа, где различные типы пластика (и иные материалы) классифицируются по их плавучести в жидкости. Сепаратор 84 очень эффективен при отделении полипропилена. Непропиленовые материалы отделяются к пакетировочному прессу 62. Чистоты полипропилена, входящего из сепаратора 84, доходит до 99,999

В заключение конвейер 86 транспортируются полипропиленовые частицы к сушилки 88, где из них удаляется влага. Высушенный полипропилен готов к получению из него крошки (не показана) с последующим изготовлением таких предметов как корзинки под отходы, бачки и контейнеры для использованных острых предметов.

Необходимые гранулятор, классификатор, машину горячей промывки, сепаратор по плавучести и сушилку можно приобрести у фирмы Сепко, Спокан, Вашингтон.

Согласно другому варианту использования, процесс регенерации прекращается после этапа горячей промывки, выполняемого в машине 80. К этому моменту из пластика в основном удалены все непластиковые элементы, его можно высушить и переработать в крошку для перепродажи.

Представленное выше описание предпочтительных вариантов использования изобретения служило иллюстративно-описательным целям. Приведенные варианты нельзя считать исключительными, они не ограничивают данное изобретение конкретными рассмотренными формами, поскольку в свете приведенного изложения возможны самые различные модификации и вариации. Рассмотренные варианты использования были выбраны из соображений наиболее доходчивого пояснения принципов данного изобретения и его практических применений, что позволит специалистам наилучшим образом воспользоваться изобретением и его различными модификациями в зависимости от поставленных задач. Охват изобретения ограничивается приведенной далее формулой изобретения, включающей все эквиваленты.

Примеры.

Пример 1.

Перемешанные медицинские отходы измельчили и уплотнили согласно с данным изобретением и поместили в 100 пластиковых контейнеров, изготовленных из полиэтилена размером 24 дюйма на 24 дюйма и на 18 дюймов (0,61 на 0,61 и на 0,46 и соответственно) весом 50 фунтов (22,7 кг) до заполнения. Каждый контейнер был разделен на четыре четверти, куда поместили датчики, чувствительные к температуре. Чувствительный конец каждого датчика находился на глубине около двух дюймов (5,08 см), которую рассматривали как наиболее холодную точку в контейнере с отходами, где наиболее вероятно достижение требуемой температуры при прохождении через диэлектрическую нагревательную установку. Затем на контейнеры надели крышки. Каждый контейнер подвергался действию радиочастотного излучения на частоте 13 МГц при напряженности электрического поля в 50000 В на метр на протяжении приблизительно пяти мин. При этом были зарегистрированы температуры, представленные ниже в табл.5

Средняя температура 94^oC

Стандартное отклонение 3,0^oC

Минимальная температура 91^oC

Максимальная температура 102^oC

Температурный диапазон 11^oC

Частотное распределение температур (^oC)

(См. табл. 5)

Пример 2.

Приблизительно 60 пластиковых контейнеров заполнили примерно 200 фунтам медицинских отходов, измельченных и уплотненных в соответствии с данным изобретением. Пластиковые контейнеры были изготовлены из полиэтилена и имели размеры 24 на 24 и на 18 дюймов (0,61 на 0,61 и на 0,46 м соответственно), причем до заполнения они весили 50 фунтов (22,7 кг). В каждый контейнер на глубину приблизительно два дюйма (50,8 мм) поместили тестовые пробирки, содержавшие вирусы и средства контроля. Кверху и низу каждой пробирки прикрепили индикаторы, чувствительные к температуре. Затем каждый контейнер закрыли крышкой. Для исследований были использованы вирусы Herpes Simplex (HSV), тип 2 (АТСС VR-540) и поливирус 3 (АТСС VR-193). Чтобы гарантировать наличие однородных и адекватных запасов вирусов, заранее до начала исследования были выращены достаточные количества вирусов HSV и поливирусов, затем их собрали, поместили в холодильник и провели оценку по стандартным методикам.

Контейнеры с медицинскими отходами были разведены на восемь групп, подвергавшихся следующей обработке (см. табл. 6).

Контрольные пробирки с вирусами выдерживались при комнатной температуре (приблизительно 25^oC), тогда как контейнеры с медицинскими отходами и вирусами подвергались действия радиочастотного излучения для получения внутри контейнеров температуры приблизительно 60^oC. Сразу после отстаивания (дополнительное время нахождения при комнатной температуре) контейнеры открыли, пробирки с вирусами извлекли и все направили в микробиологическую лабораторию. Извлекли полоски-индикаторы, полученные значения температуры были зарегистрированы. Во всех случаях за исключением трех температура превышала 60^oC; по меньшей мере один из упомянутых отказов был вызван судя по всему неисправностью температурной полости.

Вначале вирусы в пробирках подвергли многократному разбавлению, чтобы определить успешность дезинфекции. От каждого разбавления бралась аликвотная проба для проверки способности вирусов убивать клетки по стандартным методикам. Способность убивать клетки проявляли лишь вирусы HSV и полиовирусы из контрольных пробирок (не подвергавшихся нагреву), что происходило даже при разбавлении в 10⁵. Никакие вирусы HSV или полиовирусы из нагреваемых пробирок (группы 1 8) не проявляли способности убивать клетки даже при разбавлении на коэффициент, равный 10.

Таким образом, исследования на жизнестойкость вирусов показали, что способ обеспечивает полное и равномерное уничтожение вирусов даже в случае, когда отходы нагреваются лишь до 60 70^oC и выдерживаются при этой температуре всего лишь приблизительно 10 30 мин. Поскольку диэлектрический нагреватель по данному изобретению нагревает медицинские отходы до 90 - 98^oC, то налицо большой запас.

Пример 3.

Выбрали пять контейнеров, каждый из которых содержал приблизительно 200 фунтов медицинских отходов, измельченных в соответствии с данным изобретением, и сняли с ним крышки. В каждый контейнеров поместили пять полос со спорами Bocillus subtilis. var. niger. Полоски со спорами разместили сверху отходов на поверхности раздела между отходами и воздухом. Именно в этой области контейнера наименее вероятно удержание тепла, поскольку тепла от нагретых отходов к холодному воздуху происходит у этой поверхности раздела. На каждой полоске содержался приблизительно один миллион спор (10⁶). Выбор спор Bacillus subtilis обусловлен их высокой стойкостью к температурной обработке.

На контейнеры снова надели крышки, и четыре из пяти контейнеров пропустили через диэлектрический нагреватель согласно способу по данному изобретению. Пятый контейнер через нагреватель не проходил и служил контрольным в ходе эксперимента. Каждый из четырех контейнеров испытывал действие электрического поля напряженностью 50000 вольт на метр. Время выдержки или время, проведенное контейнерами в электрическом поле, составило пять минут. Частота радиоволн была равна 13 мегагерц.

Как только контейнеры вышли из диэлектрического нагревателя, в четыре квадрата каждого контейнера поместили датчики температуры для регистрации начальных температур, которые затем были усреднены. После отстаивания в течение часа при комнатной температуре (приблизительно 25^oC) открыли первый контейнер, измерили внутреннюю температуру и извлекли полоски со спорами. Второй контейнер открыли после выдержки в два часа при комнатной температуре, измерили внутреннюю температуру и извлекли полоски со спорами. Третий и четвертый контейнеры открывали через три и четыре часа соответственно, затем из них извлекли полоски.

Споры разбавили и вырастили в культуре по стандартной методике, что дало следующие результаты (см. табл. 7).

Проведенное исследование свидетельствует о том, что воздействие на контейнеры с отходами радиочастотного излучения в течение пяти минут достаточно для четырехкратного логарифмического уменьшения концентрации при отстаивании на протяжении лишь одного часа и пятикратных логарифмических ослаблений при более длительном отстаивании. Вместе с тем, пока контейнеры находились в закрытом состоянии при комнатной температуре (25^oC), тяжелый пятидесятифунтовый контейнер терял всего лишь приблизительно 4 8^oC за час. Поскольку вегетативные (неспорообразующие бактерии, дрожжи и грибы) менее стойки к действию тепла, чем споры Bacillus subtilis то такие органы будут полностью удаляться при обработке согласно данному изобретению.